空中目标红外辐射建模及成像仿真

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1、硕士学位论文空中目标红外辐射建模及成像仿真AERIALTARGETINFRAREDRADIATIONMODELINGANDIMAGINGSIMULATION葛永博哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK123学校代码：10213国际图书分类号：621.1.016.7密级：公开工程硕士学位论文空中目标红外辐射建模及成像仿真硕士研究生：葛永博导师：董士奎教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK123U.D.C:621.1.016.7Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringAerialtargetinfraredradiationmodelingandimagingsimulationCandidate：GeYongboSupervisor：Prof.DongShikuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringThermophysicsSchoolofEnergyscienceandAffiliation：EngineeringDateofDefence：

3、July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士论文摘要温度高于绝对零度的物体都会向外辐射出能量，空中目标在空中做高速飞行，外部条件以及内部结构的不同都会导致空中目标蒙皮温度场分布产生变化。同时当发动机处于工作状态时，会有大量的高温燃烧产物排放到大气之中，向外进行大量的红外辐射。这些都为空中目标的探测、追踪以及拦截提供了依据。随着大规模集成电路的发展，计算机计算速度大幅提高，红外仿真技术也得到了迅速发展。利用红外仿真技术可以逼真的对目标的红外特性进行

4、成像仿真，可为红外制导武器的研制设计依据。本文对空中目标的红外辐射特性进行了研究，主要对组成空中目标辐射源的蒙皮与尾焰在探测方向上的辐射强度进行计算，并在此基础上进行红外成像，最终得到空中目标的红外仿真图像。本文首先建立了空中目标的几何模型，并对其进行了非结构网格的划分，在综合考虑外部大气对目标蒙皮的气动加热、外部环境对目标蒙皮的投入辐射以及目标内部各部件间的换热的基础上，采用有限体积法建立导热方程，并对其进行离散求解，最终得到空中目标在飞行过程中蒙皮的非稳态温度场分布情况。其次，在传统二流法和六流法的基础上，对由传统热流法演变得到的源项六流法数学模型进

5、行研究，并在已知尾焰流场的温度、压强以及各组分浓度分布的前提下，将尾焰包裹在一个圆柱体内，采用源项六流法对辐射传递方程进行求解，最终得到探测方向上的辐射强度值。最终，由计算得到的蒙皮温度场分布，通过普朗克公式求得目标蒙皮的本征辐射强度，同时考虑太阳、天空以及地面在蒙皮上反射到探测器方向的辐射强度。在考虑蒙皮及尾焰辐射在大气中的传输效应的基础上，通过网格裁剪以及“深度缓存”的思想，最终得到空中目标在探测器上的红外仿真图像。关键词：空中目标；温度场；辐射场；红外成像仿真I哈尔滨工业大学工程硕士论文AbstractTheobjects’temperatureh

6、igherthenabsolutezerowillradiateenergytothespace.Aerialtargetsdohigh-speedflightintheair.Externalconditionandinternalstructurewillleadtoskintemperaturedistributionchange.Atthesametime,iftheengineisworking,therewillbealargenumberofhightemperaturecombustionproductsemittedintotheatm

7、osphere,sothatitwillradiatealargenumberofinfraredradiations.Theseprovidethebasisforthedetection,trackingandinterceptionofaerialtargets.Alongwiththedevelopmentofthelargescaleintegratedcircuit,thecomputingspeedofcomputerhasbeenaverysignificantincrease,sothattheinfraredimagingsimula

8、tiontechnologyhasbeenwidelyused.Theuseof